專利名稱：激光加工裝置、激光光源裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光加工裝置、激光光源裝置以及激光光源裝置的控制方法，尤其是涉及一種適合在改變激光的重復(fù)頻率來進(jìn)行的激光加工中使用的激光加工裝置、激光光源裝置以及激光光源裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
目前，利用激光來進(jìn)行微細(xì)加工的激光加工裝置得以普及，如用于修正 LCD (Liquid Crystal Display 液晶顯示器)0板、有機(jī) EL (Electro—Luminescence 電至文發(fā)光)面板等顯示器面板的基板配線缺陷的激光修復(fù)裝置等。利用激光的微細(xì)加工大致可分為兩種，S卩，在材料表面上形成線狀圖案的描畫加工和開孔加工。而且，在進(jìn)行微細(xì)加工的激光加工裝置中，根據(jù)不同的加工目的，所需的激光的脈沖寬度、脈沖能量、重復(fù)頻率也不同。例如，在通過利用激光誘導(dǎo)等離子體(Laser-induced Plasma)的ZAPPING加工 (下面，稱之為“ZAP加工”)來去除基板布線錯(cuò)誤的情況下，需要脈沖能量高的激光，而在通過利用激光CVD (Laser Chemical Vapor Deposition :激光化學(xué)氣相沉積)法的CVD加工來進(jìn)行基板布線的情況下，需要脈沖能量低得不會(huì)使基板受到損傷且重復(fù)頻率高的激光。另外，例如在進(jìn)行描畫加工的情況下，為了加快描畫速度而需要具有高重復(fù)頻率的激光，而在進(jìn)行開孔加工的情況下，為了利用激光誘導(dǎo)等離子體來切斷加工對(duì)象物的分子結(jié)合而需要高的脈沖能量。于是，例如，在激光加工裝置中導(dǎo)入能夠同時(shí)設(shè)定高脈沖能量及高重復(fù)頻率的高輸出功率的激光光源，則能夠利用一臺(tái)激光光源來完成所有種類的加工。例如，利用一臺(tái)激光光源，能夠進(jìn)行ZAP加工和CVD加工，或者，如

圖1所示，能夠在加工對(duì)象物1上描畫出線狀圖案且進(jìn)行開孔加工。其中，圖1中的上圖是形成有加工圖案2的加工對(duì)象物1的俯視圖，下圖是其剖視圖。然而，激光光源的輸出功率越高則其廢熱量越多，所以裝置尺寸、重量及價(jià)格變高。另外，激光加工裝置在大多情況下都設(shè)置在絕對(duì)無(wú)塵室(cleanroom)等環(huán)境管理嚴(yán)格的室內(nèi)，而且大多對(duì)于冷卻裝置的使用設(shè)定了諸多限制。例如，禁止使用水冷裝置，或限定只使用振動(dòng)小的小型的強(qiáng)制空冷裝置、幾乎不發(fā)生振動(dòng)但散熱能力差的自然空冷裝置，所以可能會(huì)使高輸出功率的激光光源未得到足夠的冷卻。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中采用如下對(duì)策在進(jìn)行需要高脈沖能量激光的加工的情況下， 通過降低重復(fù)頻率來使激光在單位時(shí)間內(nèi)的功率即平均功率(=脈沖能量X重復(fù)頻率) 變小，而在進(jìn)行高速加工的情況下，在確保加工所需的最低限度的脈沖能量的情況下提高重復(fù)頻率，以此使激光的平均功率變小，從而抑制廢熱量。然而，就現(xiàn)有技術(shù)中的固體激光器而言，若激光的重復(fù)頻率改變，則激光介質(zhì)、Q開關(guān)元件上的熱負(fù)荷變化，熱透鏡效應(yīng)(thermal lens effect)也發(fā)生變化，所以導(dǎo)致所輸出的激光的光束形狀、光軸變化。
在此，參照?qǐng)D2，對(duì)熱透鏡效應(yīng)進(jìn)行說明。光脈沖的放大，一般可以由以下公式(1) (Franz-Nodvik式)示出。公式1:
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，其特征在于，具有種子光源，其發(fā)出的激光的脈沖能量及重復(fù)頻率能夠改變；光纖放大單元，其利用光纖來放大上述種子光源發(fā)出的上述激光；固體激光放大單元，其利用固體激光介質(zhì)，對(duì)上述光纖放大單元放大過的上述激光進(jìn)行放大；照射控制單元，其控制使激發(fā)光與上述激光同步地照射至上述固體激光介質(zhì)，并根據(jù)上述激光的重復(fù)頻率來控制上述激發(fā)光的強(qiáng)度，使得上述激發(fā)光在單位時(shí)間內(nèi)的功率變?yōu)橐?guī)定的值，其中，上述激發(fā)光用于使上述固體激光介質(zhì)得以激發(fā)。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，上述照射控制單元如下控制上述激發(fā)光的強(qiáng)度在上述激光的重復(fù)頻率為規(guī)定的閾值以上的情況下，使上述激發(fā)光連續(xù)照射至上述固體激光介質(zhì)，并使上述激發(fā)光在單位時(shí)間內(nèi)的功率變?yōu)樯鲜鲆?guī)定的值。
3.如權(quán)利要求2所述的激光加工裝置，其特征在于，上述光源發(fā)出第一激光或第二激光，上述第一激光用于ZAPPING加工中，并具有第一重復(fù)頻率，上述第二激光用于CVD加工中，并具有比上述第一重復(fù)頻率大的第二重復(fù)頻率，上述照射控制單元如下進(jìn)行控制在上述固體激光放大單元對(duì)上述第一激光進(jìn)行放大的情況下，使上述激發(fā)光與上述第一激光同步地照射至上述固體激光介質(zhì)；在上述固體激光放大單元對(duì)上述第二激光進(jìn)行放大的情況下，使上述激發(fā)光連續(xù)照射至上述固體激光介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求2所述的激光加工裝置，其特征在于，上述光源發(fā)出第一激光或第二激光，上述第一激光用于開孔加工中，并具有第一重復(fù)頻率，上述第二激光用于描畫加工中，并具有比上述第一重復(fù)頻率大的第二重復(fù)頻率，上述照射控制單元如下進(jìn)行控制在上述固體激光放大單元對(duì)上述第一激光進(jìn)行放大的情況下，使上述激發(fā)光與上述第一激光同步地照射至上述固體激光介質(zhì)；在上述固體激光放大單元對(duì)上述第二激光進(jìn)行放大的情況下，使上述激發(fā)光連續(xù)照射至上述固體激光介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，還具有波長(zhǎng)變換單元，該波長(zhǎng)變換單元用于對(duì)上述固體激光放大單元放大過的上述激光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換。
6.一種激光光源裝置，其特征在于，具有種子光源，其發(fā)出的激光的脈沖能量及重復(fù)頻率能夠改變；光纖放大單元，其利用光纖來放大上述種子光源發(fā)出的上述激光；固體激光放大單元，其利用固體激光介質(zhì)，對(duì)上述光纖放大單元放大過的上述激光進(jìn)行放大；照射控制單元，其控制使激發(fā)光與上述激光同步地照射至上述固體激光介質(zhì)，并根據(jù)上述激光的重復(fù)頻率來控制上述激發(fā)光的強(qiáng)度，使得上述激發(fā)光在單位時(shí)間內(nèi)的功率變?yōu)橐?guī)定的值，其中，上述激發(fā)光用于使上述固體激光介質(zhì)得以激發(fā)。
7.—種控制方法，其特征在于，利用光纖，對(duì)激光的脈沖能量及重復(fù)頻率能夠改變的種子光源發(fā)出的上述激光進(jìn)行放大，利用固體激光介質(zhì)，對(duì)放大過的上述激光進(jìn)行放大，控制使激發(fā)光與上述激光同步地照射至上述固體激光介質(zhì)，并根據(jù)上述激光的重復(fù)頻率來控制上述激發(fā)光的強(qiáng)度，使得上述激發(fā)光在單位時(shí)間內(nèi)的功率變?yōu)橐?guī)定的值，其中，上述激發(fā)光用于使上述固體激光介質(zhì)得以激發(fā)。
全文摘要
提供激光加工裝置。該激光加工裝置利用相同的激光光源裝置，能夠在確保良好的加工精度的情況下改變激光的脈沖能量及重復(fù)頻率。將種子LD(151)發(fā)出的激光借助光纖放大器(153)及光纖放大器(155)來進(jìn)行放大，然后再借助固體激光放大器(158)來進(jìn)行放大?？刂撇?160)控制將激光與用于使固體激光放大器(158)的固體激光介質(zhì)得以激發(fā)的激發(fā)光同步地照射至固體激光介質(zhì)，并根據(jù)激光的重復(fù)頻率來控制激發(fā)光的強(qiáng)度，使得激發(fā)光在單位時(shí)間內(nèi)的功率變?yōu)橐?guī)定的值。本發(fā)明例如能夠應(yīng)用于激光修復(fù)裝置中。
文檔編號(hào)H01S3/102GK102189343SQ20111004003
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者三浦泰祐 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社